Досягнення покращеного розщеплення води за допомогою сонячної енергії з гетероструктурами MoS2 GaN наностовпчиків
Інноваційні рішення для розщеплення води: використання MoS2-покритих нанородів GaN
В сучасному світі питання енергоефективності стає все більш актуальним, особливо в контексті використання відновлювальних джерел енергії. Не відстають і провідні науково-дослідні інститути. Нові розробки від дослідників з CSIR-National Physical Laboratory та IIT Madras обіцяють революційні зміни в області фотоелектрохімічного розщеплення води. Вони створили унікальні MoS2-покриті нанороди GaN, здатні значно підвищувати ефективність цього процесу.
Основною перевагою нанородів галлію нітриду (GaN) є їх висока рухливість електронів та стабільність. Проте, оглядаючи на широкий зазор у спектрі, їх здатність до поглинання сонячного світла залишається обмеженою. Вирішенням цієї проблеми стало застосування молібден дисульфіду (MoS2) як каталітичного шару.
Експериментальні результати вражають: нанороди MoS2/GaN продемонстрували щільність фотоструму близько 172 мікроамперів на квадратний сантиметр – це в 2.5 рази перевищує показники голих нанородів GaN. Основна роль в цьому відведена типу II бандового вирівнювання, який оптимізує розділення зарядів, знижує опір передавання електронів та збільшує кількість активних каталітичних площадок.
Нові технології у матеріалознавстві
Для створення цих прогресивних гетероструктур використовувався комплекс методів: хімічне осадження в умовах атмосферного тиску та лазерна молекулярно-інжектована епітаксия. Ці технології дозволяють отримати структури з чіткими гексагональними фазами, що підтверджується аналізами за допомогою раманівської спектроскопії, рентгенівської дифракції та рентгенівської спектроскопії фотонів.
Майбутні перспективи розробки
Досягнуті результати свідчать, що інтеграція MoS2 з нанородами GaN відкриває нові шляхи для вдосконалення технології виробництва водню, заснованої на сонячній енергії. Цей проект здобув підтримку від програм CSIR-FIRST та SAMMARTH. Наступний крок – це масштабування підходу для промислового застосування, що відкриє нові можливості для енергетичної галузі.
Отже, дослідники знаходяться на вірному шляху досягнення нових вершин в альтернативній енергетиці. Сподіваємось, що подальші успіхи в цьому напрямку зроблять виробництво екологічно чистого водню ще більш доступним, забезпечуючи сталий розвиток суспільства.
